搜索

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

基于双负介质结构单元的零折射率超材料

苏妍妍 龚伯仪 赵晓鹏

引用本文:
Citation:

基于双负介质结构单元的零折射率超材料

苏妍妍, 龚伯仪, 赵晓鹏

Zero-index metamaterial based on double-negative structure

Su Yan-Yan, Gong Bo-Yi, Zhao Xiao-Peng
PDF
导出引用
  • 以连通长杆加树枝结构为基本单元模型,制备出折射率为零的超材料,并研究其电磁特性.首先考察了连通长杆加单级树枝的情况, 调节结构单元的几何参数可使其在频率f =9.5 GHz处实现有效介电常数和有效磁导率同时从负值趋于零点, 从而得到折射率n=0.同时也研究了单级树枝长度及夹角对零折射率超材料电磁参量的影响. 最后考察了树枝结构为二级和三级的情况,发现通过调节各单元的结构参数,均能得到在同一频率点处介电常数和 磁导率同时为零的零折射率超材料.
    We present a new kind of zero-index metamaterial composed of periodic array of dendritic cells with continuous long pole, and investigate its electromagnetic characteristics. First, we study the one-level dendritic cell with continuous long pole. The retrieved effective permittivity and permeability of the unit cell simultaneously tend to be zero from their negative values at a frequency of 9.5 GHz, which leads to a near-zero refractive index. Then by changing the geometric parameters of the unit, we find the influences of the branch length and the separation angle on the electromagnetic parameters. Finally, increasing the level number of the branch gives rise to two-level and three-level dendritic cells respectively with continuous long pole. Adjusting the geometric parameters of each unit cell to appropriate values, the zero-index matematerials with zero permittivity and permeability can be obtained at the same frequency.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 50872113, 50936002)和西北工业大学基础研究基金(批准号: JC201154)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 50872113, 50936002) and the Foundation for Fundamental Research of Northwestern Polytechnical University, China (Grant No. JC201154).
    [1]

    Shelby R A, Smith D R, Schultz S 2001 Science 292 77

    [2]

    Veselago V G 1968 Sov. Phys. Usp. 10 509

    [3]

    Pendry J B 2000 Phys. Rev. Lett. 85 3966

    [4]

    Zhao Q, Zhao X P, Kang L, Zhang F L, Liu Y H, Luo C R 2004 Acta Phys. Sin. 53 2206 (in Chinese) [赵乾, 赵晓鹏, 康雷, 张富利, 刘亚红, 罗春荣 2004 物理学报 53 2206]

    [5]

    Liu Y H, Luo C R, Zhao X P 2007 Acta Phys. Sin. 56 5883 (in Chinese) [刘亚红, 罗春荣, 赵晓鹏 2007 物理学报 56 5883]

    [6]

    Parazzoli C G, Greegor R B, Li K, Koltenbah B E C 2003 Phys. Rev. Lett. 90 107401

    [7]

    Rao X S, Ong C K 2003 Phys. Rev. E 68 067601

    [8]

    Smith D R, Pendry J B 2006 J. Opt. Soc. Am. B 23 391

    [9]

    Enoch S, Tayeb G, Sabouroux P, Vincont P 2002 Phys. Rev. Lett. 89 213902

    [10]

    Wu B I, Wang W, Pacheco J 2005 Prog. Electromagn. Res. 51 295

    [11]

    Zhou H, Pei Z B, Qu S B, Zhang S, Wang J F, Duan Z H, Ma H, Xu Z 2009 IEEE Antennas Wireless Progag. Lett. 8 538

    [12]

    Mocella V, Dardano P, Rendina I, Cabrini S 2010 Opt. Express 18 25068

    [13]

    Tavallaee A A, Hon P, Mehta K, Itoh T, Williams B S 2010 IEEE J. Quantum Electron. 46 1091

    [14]

    Jin Y, Zhang P, He S L 2010 Phys. Rev. B 81 085117

    [15]

    Zhu W R, Zhao X P, Guo J Q 2008 Appl. Phys. Lett. 92 241116

    [16]

    Zhou X, Fu Q H, Zhao J, Yang Y, Zhao X P 2006 Opt. Express 14 7188

    [17]

    Luo C R, Wang L S, Guo J Q, Huang Y, Zhao X P 2009 Acta Phys. Sin. 58 3124 (in Chinese) [罗春荣, 王连胜, 郭继权, 黄勇, 赵晓鹏 2009 物理学报 58 3124]

    [18]

    Zhou X, Zhao X P 2007 Appl. Phys. Lett. 91 181908

    [19]

    Guo J Q, Luo C R, Zhao X P 2009 Chin. Phys. Lett. 26 044102

    [20]

    Liu H, Zhao X P, Yang Y, Li Q W, Lü J 2008 Adv. Mater. 20 2050

    [21]

    Povinelli M L, Johnson S G, Joannopoulos J D 2003 Appl. Phys. Lett. 82 1069

    [22]

    Smith D R, Padilla W J, Vier D C, Nemat-Nasser S C, Schultz S 2000 Phys. Rev. Lett. 84 4184

    [23]

    Dolling G, Wegener M, Soukoulis C M, Linden S 2007 Opt. Lett. 32 53

    [24]

    Jackson J D 1975 Classical Electrodynamics (New York: Wiley) p54

    [25]

    Liang Z X, Zhang Z D, Liu W M 2005 Phys. Rev. Lett. 94 050402

    [26]

    Ji A C, Sun Q, Xie X C, Liu W M 2009 Phys. Rev. Lett. 102 023602

    [27]

    Qi R, Yu X L, Li Z B, Liu W M 2009 Phys. Rev. Lett. 102 185301

  • [1]

    Shelby R A, Smith D R, Schultz S 2001 Science 292 77

    [2]

    Veselago V G 1968 Sov. Phys. Usp. 10 509

    [3]

    Pendry J B 2000 Phys. Rev. Lett. 85 3966

    [4]

    Zhao Q, Zhao X P, Kang L, Zhang F L, Liu Y H, Luo C R 2004 Acta Phys. Sin. 53 2206 (in Chinese) [赵乾, 赵晓鹏, 康雷, 张富利, 刘亚红, 罗春荣 2004 物理学报 53 2206]

    [5]

    Liu Y H, Luo C R, Zhao X P 2007 Acta Phys. Sin. 56 5883 (in Chinese) [刘亚红, 罗春荣, 赵晓鹏 2007 物理学报 56 5883]

    [6]

    Parazzoli C G, Greegor R B, Li K, Koltenbah B E C 2003 Phys. Rev. Lett. 90 107401

    [7]

    Rao X S, Ong C K 2003 Phys. Rev. E 68 067601

    [8]

    Smith D R, Pendry J B 2006 J. Opt. Soc. Am. B 23 391

    [9]

    Enoch S, Tayeb G, Sabouroux P, Vincont P 2002 Phys. Rev. Lett. 89 213902

    [10]

    Wu B I, Wang W, Pacheco J 2005 Prog. Electromagn. Res. 51 295

    [11]

    Zhou H, Pei Z B, Qu S B, Zhang S, Wang J F, Duan Z H, Ma H, Xu Z 2009 IEEE Antennas Wireless Progag. Lett. 8 538

    [12]

    Mocella V, Dardano P, Rendina I, Cabrini S 2010 Opt. Express 18 25068

    [13]

    Tavallaee A A, Hon P, Mehta K, Itoh T, Williams B S 2010 IEEE J. Quantum Electron. 46 1091

    [14]

    Jin Y, Zhang P, He S L 2010 Phys. Rev. B 81 085117

    [15]

    Zhu W R, Zhao X P, Guo J Q 2008 Appl. Phys. Lett. 92 241116

    [16]

    Zhou X, Fu Q H, Zhao J, Yang Y, Zhao X P 2006 Opt. Express 14 7188

    [17]

    Luo C R, Wang L S, Guo J Q, Huang Y, Zhao X P 2009 Acta Phys. Sin. 58 3124 (in Chinese) [罗春荣, 王连胜, 郭继权, 黄勇, 赵晓鹏 2009 物理学报 58 3124]

    [18]

    Zhou X, Zhao X P 2007 Appl. Phys. Lett. 91 181908

    [19]

    Guo J Q, Luo C R, Zhao X P 2009 Chin. Phys. Lett. 26 044102

    [20]

    Liu H, Zhao X P, Yang Y, Li Q W, Lü J 2008 Adv. Mater. 20 2050

    [21]

    Povinelli M L, Johnson S G, Joannopoulos J D 2003 Appl. Phys. Lett. 82 1069

    [22]

    Smith D R, Padilla W J, Vier D C, Nemat-Nasser S C, Schultz S 2000 Phys. Rev. Lett. 84 4184

    [23]

    Dolling G, Wegener M, Soukoulis C M, Linden S 2007 Opt. Lett. 32 53

    [24]

    Jackson J D 1975 Classical Electrodynamics (New York: Wiley) p54

    [25]

    Liang Z X, Zhang Z D, Liu W M 2005 Phys. Rev. Lett. 94 050402

    [26]

    Ji A C, Sun Q, Xie X C, Liu W M 2009 Phys. Rev. Lett. 102 023602

    [27]

    Qi R, Yu X L, Li Z B, Liu W M 2009 Phys. Rev. Lett. 102 185301

  • [1] 陈永强, 许光远, 王军, 方宇, 吴幸智, 丁亚琼, 孙勇. 基于非对称微波光子晶体的电磁二极管. 物理学报, 2022, 71(3): 034701. doi: 10.7498/aps.71.20211291
    [2] 宁仁霞, 黄旺, 王菲, 孙剑, 焦铮. 双明模耦合的双波段类电磁诱导透明研究. 物理学报, 2022, 71(1): 014201. doi: 10.7498/aps.71.20211312
    [3] 陈闻博, 陈鹤鸣. 基于超材料复合结构的太赫兹液晶移相器. 物理学报, 2022, 71(17): 178701. doi: 10.7498/aps.71.20212400
    [4] 宁仁霞, 黄旺, 王菲, 孙剑, 焦铮. 双明模耦合的双波段类电磁诱导透明研究. 物理学报, 2021, (): . doi: 10.7498/aps.70.20211312
    [5] 陈永强, 许光远, 王军, 方宇, 吴幸智, 丁亚琼, 孙勇. 基于非对称微波光子晶体的电磁二极管. 物理学报, 2021, (): . doi: 10.7498/aps.70.20211291
    [6] 胥强荣, 沈承, 韩峰, 卢天健. 一种准零刚度声学超材料板的低频宽频带隔声行为. 物理学报, 2021, 70(24): 244302. doi: 10.7498/aps.70.20211203
    [7] 王越, 冷雁冰, 王丽, 董连和, 刘顺瑞, 王君, 孙艳军. 基于石墨烯振幅可调的宽带类电磁诱导透明超材料设计. 物理学报, 2018, 67(9): 097801. doi: 10.7498/aps.67.20180114
    [8] 汪肇坤, 杨振宇, 陶欢, 赵茗. 复合结构螺旋超材料对光波前的高效调控. 物理学报, 2016, 65(21): 217802. doi: 10.7498/aps.65.217802
    [9] 孙良奎, 于哲峰, 黄洁. 基于超材料的定向传热结构研究与设计. 物理学报, 2015, 64(8): 084401. doi: 10.7498/aps.64.084401
    [10] 孙良奎, 于哲峰, 黄洁. 基于超材料的平板二维定向传热结构设计. 物理学报, 2015, 64(22): 224401. doi: 10.7498/aps.64.224401
    [11] 周卓辉, 刘晓来, 黄大庆, 康飞宇. 一种基于十字镂空结构的低频超材料吸波体的设计与制备. 物理学报, 2014, 63(18): 184101. doi: 10.7498/aps.63.184101
    [12] 鲁磊, 屈绍波, 施宏宇, 张安学, 张介秋, 马华. 基于宽边耦合螺旋结构的低频小型化极化不敏感超材料吸波体. 物理学报, 2013, 62(15): 158102. doi: 10.7498/aps.62.158102
    [13] 丁敏, 薛晖, 吴博, 孙兵兵, 刘政, 黄志祥, 吴先良. 基于电磁超材料的两种等效参数提取算法的比较分析. 物理学报, 2013, 62(4): 044218. doi: 10.7498/aps.62.044218
    [14] 赵延, 相建凯, 李飒, 赵晓鹏. 基于双鱼网结构的可见光波段超材料. 物理学报, 2011, 60(5): 054211. doi: 10.7498/aps.60.054211
    [15] 保石, 罗春荣, 赵晓鹏. S波段超材料完全吸收基板微带天线. 物理学报, 2011, 60(1): 014101. doi: 10.7498/aps.60.014101
    [16] 闻孺铭, 李凌云, 韩克武, 孙晓玮. 微波超材料隐形结构及其新型快速实验方案. 物理学报, 2010, 59(7): 4607-4611. doi: 10.7498/aps.59.4607
    [17] 付非亚, 陈微, 周文君, 刘安金, 邢名欣, 王宇飞, 郑婉华. 纳米三明治结构光子超材料中电磁场振荡行为研究. 物理学报, 2010, 59(12): 8579-8583. doi: 10.7498/aps.59.8579
    [18] 保石, 罗春荣, 张燕萍, 赵晓鹏. 基于树枝结构单元的超材料宽带微波吸收器. 物理学报, 2010, 59(5): 3187-3191. doi: 10.7498/aps.59.3187
    [19] 张燕萍, 赵晓鹏, 保石, 罗春荣. 基于阻抗匹配条件的树枝状超材料吸收器. 物理学报, 2010, 59(9): 6078-6083. doi: 10.7498/aps.59.6078
    [20] 朱忠奎, 罗春荣, 赵晓鹏. 一种新型的树枝状负磁导率材料微带天线. 物理学报, 2009, 58(9): 6152-6157. doi: 10.7498/aps.58.6152
计量
  • 文章访问数:  7339
  • PDF下载量:  1766
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2011-07-04
  • 修回日期:  2012-04-28
  • 刊出日期:  2012-04-20

/

返回文章
返回